[发明专利]稳流区激光/超声复合低损伤复杂微结构加工装置及方法

权利要求书

1.稳流区激光/超声复合低损伤复杂微结构加工装置，其特征在于，该装置包括：底座、工件装夹滑台单元、激光器单元、射流枪单元和上位机；所述工件装夹运动单元、激光器单元和射流枪单元设置在所述底座上；工件装夹在所述工件装夹运动单元上；所述激光器单元发出的激光的光轴处于水平状态，并垂直于工件表面，激光光斑在垂直于光轴方向实现高频微位移修饰和宏观加工轨迹耦合；高压水射流参与高频往复运动的激光同时作用在所述工件表面，在降低热影响区以及重铸层的同时，剥离已加工工件表面的附着物；所述激光器单元包括：反射镜装夹座、激光器、第二弯板、激光器滑台、柔性支撑梁、换能器、第一反射镜、第二反射镜、出射筒和激光器单元控制器；所述激光器安装在所述反射镜装夹座外，所述第一反射镜通过水平设置的所述柔性支撑梁固定在所述反射镜装夹座内，所述柔性支撑梁上设有换能器；所述反射镜装夹座安装在所述第二弯板上，所述第二弯板在所述激光器滑台上沿激光光轴往复运动；所述第二弯板内设有第二反射镜；所述激光器单元为离轴两反系统，激光从出射筒出射；所述激光器单元控制器控制激光的发射，所述换能器通过控制所述柔性支撑梁振动，从而带动第一反射镜上下往复运动，实现激光在工件上竖直方向高频微位移加工。

2.根据权利要求1所述的稳流区激光/超声复合低损伤复杂微结构加工装置，其特征在于，还包括设置在所述底座、工件装夹滑台单元、激光器单元和射流枪单元外的防护罩。

3.根据权利要求1所述的稳流区激光/超声复合低损伤复杂微结构加工装置，其特征在于，所述底座包括：大理石和设置在所述大理石上的安装板；所述安装板四周装配周边挡板；位于所述工件下方设有废液槽；废液通过废液槽和排水管经由所述大理石排出加工装置外部。

4.根据权利要求1所述的稳流区激光/超声复合低损伤复杂微结构加工装置，其特征在于，所述工件装夹滑台单元包括：第一弯板、xy位移单元、薄型旋转台、工件夹板和滑台驱动器；所述第一弯板安装在安装板上，xy位移单元设置在所述第一弯板垂直激光光轴的平面上；所述薄型旋转台设置在所述xy位移单元垂直激光光轴的平面上，所述工件夹具装配在所述薄型旋转台的旋转面上；所述上位机通过滑台驱动器控制所述xy位移单元和薄型旋转台的运动。

5.根据权利要求4所述的稳流区激光/超声复合低损伤复杂微结构加工装置，其特征在于，所述工件通过压钉固定在所述薄型旋转台的旋转面上。

6.根据权利要求4所述的稳流区激光/超声复合低损伤复杂微结构加工装置，其特征在于，所述xy位移单元采用斜45度布局。

7.根据权利要求1所述的稳流区激光/超声复合低损伤复杂微结构加工装置，其特征在于，所述出射筒出射面的外环设有气体防护环，与外部气管连接；所述气体防护环圆周和端面均布一一对应的气孔，且对应气孔之间相互导通。

8.根据权利要求1所述的稳流区激光/超声复合低损伤复杂微结构加工装置，其特征在于，所述射流枪单元包括：第三弯板、射流调整台、射流枪底板、高压射流枪、储水罐、稳压罐、压力指示器和压缩机；所述第三弯板安装在安装板上，所述射流调整台设置在所述安装板上；所述高压射流枪通过射流枪底板安装在所述射流调整台上；所述压力指示器采集所述储水罐和稳压罐内的压力，将采集数据传送至上位机，所述上位机计算出适合的压力值，通过控制压缩机，分别控制稳压罐和储水罐的压力，从而控制高压射流枪的出水压力。

9.基于权利要求1-8任意一项所述的稳流区激光/超声复合低损伤复杂微结构加工装置的加工方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一：激光器单元运行自动调焦程序后，在上位机中设定工件的运动程序、激光器单元的振幅、高压射流枪喷射的压力和角度；

步骤二：将加工工件通过压钉固定在工件夹板上，上位机开始按照设定程序执行命令，激光器开始工作，在换能器和柔性支撑梁的带动下第一反射镜在垂直光轴方向往复运动，实现激光器对工件宏观加工轨迹耦合运动；同时压缩机按照上位机发送的压力参数给稳压罐提供既定压力，高压射流枪喷射出一定压力的水流，利用超高压微射流参与激光已加工表面二次修整，剥离已加工表面重铸层，清洁已加工表面附着物；

步骤三：当压力指示器显示压力不能达到设定值时，将控制信号传送至上位机，上位机通过控制压缩机为稳压罐和储水罐提供设定压力值；

步骤四：在加工过程中，废液通过安装板上的废液槽和排水管排出装置外部。